刘冰鑫
辽河油田分公司勘探开发研究院辽宁盘锦124010
摘要院鉴于发现大型整装新油田已经成为历史，老油田残余油资源越来越受重视。虽然学者们进行了大量的提高采收率的研究工作，但收效甚微。根据几个油田的观察结果，我们发现能够流动的残余油的速度比注入水的流动速度快。我们在这里提出了一个描述砂岩油藏残余油在油藏内的特征的新理论。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 院砂岩油藏；残余油；采收率
1 传统油藏内流体流动模型
传统模型认为：在水湿岩石中，当连续的油相为水所驱替时，油相的连续性在某一残余油饱和度点时将被打破，这时油将以油滴的形式滞留在三围孔隙网络中。这就会导致非常高的残余油饱和度以及油相的不连续。为了使这些孔隙网络中的油流动起来，我们必须对物性做出大量调整。一般需要将注水速度提高三个数量级，或者将油水界面张力降低三个数量级。支持这一理论的依据是：使用有效的表面活性剂可以把这些残余油开采出来。从理论上讲，注入表面活性剂可以使残余油形成高于残余油饱和度浓度的原油富集带。支持这一理论的证据有实验室岩心驱替试验和现场观察数据（Amyx 等人，1960）。这一含油富集带将以活塞的形式向生产井推进，在含油富集带向前推进的同时，它可以拾将它前面的油滴，使这些油滴流动起来。
2 新的实验室数据和粗化处理
我们进行一项新的试验，从岩心的一端注入进行了标记的油，使岩心的含油饱和度达到残余油饱和度水平，然后用盐水进行驱替。在下面所介绍的试验中，所使用的岩心是Bentheimer 砂岩。原生水用由20 克氯化钠、4 克硫酸钠、3.0 克含有6 个结晶水的氯化镁、0.5克氯化钾和0.15 克氯化钙组成的合成海水模拟。使用了水溶性示踪剂以35S 标记的硫酸钠和油溶性示踪剂以氚标记的十四烷。为了分析示踪剂，将50 微升的原油与1.8 毫升的庚烷和1.8 毫升的Ultima GoldLLt.混合制备油样，用100 毫升水与3 毫升的Ultima Gold LLt.混合制备水样。在Packard Bell 闪烁计数管内分析了所有样品。
用圆柱状的砂岩岩心代表油藏，内容水样和油样，并在入口处装入油溶性示踪剂。把岩心注入合成海水后，将以35S 硫酸钠标记的卤水注入岩。当注入345 毫升（相当于0.88 倍孔隙体积）水时示踪剂首次出现，当注入385 毫升（相当于0.99 倍孔隙体积）水时，示踪剂达到峰值。当注水量达到1.5 倍孔隙体积时，示踪剂的回收率达到99.5%。岩心中充填了北海原油，并注入了40 毫升氚标记的原油。当水驱达到残余油饱和度时，流动方向变为反方向，而试验开始时注入的标记的油仍然停留在入口处。产油和产水剖面表明水湿润砂岩与其他Bentheimer 岩心一致，粘土矿物的含量较低。
为了使残余油开采出来，在靠近出口的位置注入卤水以获得2巴的剩余压力。通过打开阀门降低岩心压力来产生脉冲。这一操作立即（10 秒钟内）产生了1 毫升的油产量。收集采出油，并重复加压、泄压过程两次，分别获得了0.2 毫升和0.1 毫升的产量。接着，把注入速度恒定在0.1 毫升/分钟，每小时收集所产出的油和水6 毫升。在所有样中都检测到了氚化十四烷示踪剂。第一分油中含有233B择贝克勒尔氚化十四烷示踪剂，接下来的两个样分别含有40B择和30B择贝克勒尔氚化十四烷示踪剂。在注入31 毫升水后，在第四分油样检测到4133 氚化十四烷示踪剂。
以上介绍的试验结果表明：示踪剂首次出现与连续辫状油带的理论相吻合，而水示踪剂脉冲在岩心中像活塞一样移动。在本次试验中，在打开压力阀10 秒内就产出了油。这说明，示踪剂标记的油在10 秒钟内至少移动了76.3 厘米，油示踪剂的驱替速度为460厘米/分钟。相比之下，油示踪剂在3500 分钟内流动了88.6 厘米，流动速度只有0.03 厘米/分钟。这说明，无论水驱替速度怎样，油都会高度流动相当长的距离。所以我们可以观察到，从入口到出口这段距离内油溶性示踪剂的速度比水溶性失踪快1000 倍。
本次试验的设计试图回答以下几个问题：残余油在油藏内是怎样流动的？Jones 也曾提出过同样的问题（Jones，1985）。Jones 用现代理论解释了他的观察结果：水驱残余油以不连续的油滴形式存在于油藏中。因此，他认为：最初采出的油一定是离出口最近的油而最后采出的一定是岩心驱替端的油。但Jones 却意外地发现，表面活性剂段塞激活的油与出口最近的油同时采出。按照本人提出的辫状油流理论，油是被与辫状油带垂直的油流顺序地挤出来的。这样注入井附近的油和生产井附近的油就可以同时采出来，这与Jones 的发现一致。
压力脉冲用数学模型进行了模拟，并采用一个孔喉进行了校验（Skalaaen）。实验结果是将20 微米的孔喉放大到0.76 米，相当于4万倍。进一步粗化至油藏范围只需要粗化放大两个数量级就可以了。使用辫状油带的理论解释了下面油田的观察结果。
3 油田观察结果
下面的油田观察结果表明残余油的流动速度比水前缘快。例1：注海水油藏的开发过程中，出硫是普遍现象。细菌还原硫酸盐过程中会生成硫化氢。细菌生活在注入井附近的残余油之中，通过还原硫酸根离子生成硫化氢。所生成的硫化氢会伴随着海水到达生产井。但由于硫化氢在油中的溶解度比在水中的溶解度高得多，所以在硫化氢达到生产井之前，油已经被硫化氢饱和了。在很多井对中，在海水突破不久就会检测到硫化氢含量增加。
例2：有氧细菌提高采收率实验中，我们观察到：一旦注入停止，增产效果也随之停止。如果增产效果是由于油墙的形成和移动引起的，那么增产效果就应该维持到油墙被采出为止，并且与注入水的孔隙体积相当。
4 结论
在油藏中残余油是以连续的条带分布的。当启动残余油时，彼此不连续的辫状油带中的油迅速流向生产井。在这一过程中，在各自油带中的油无论水流速度多快都是以比水快得多的速度流向生产井。由于残余油的速度比水流的速度快得多，因此就不能用相对渗透率和达西流的概念来模拟油的流度。
油带理论假设局部处理注入井周围的区域就可以影响到整个油藏。根据这一理论，局部处理就可以用表面活性剂或者微生物驱提高采收率。按照以前的理论，需要处理整个油藏才可以提高采收率，这类方法认为成本昂贵，无法开展。相应的，我们可以通过优化水驱和井位、采用表面活性剂和微生物的方法来提高采收率。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献
[1]高博禹，彭仕宓，王建波.剩余油形成与分布的研究现状及发展趋势[J].特种油气藏，2004，11（4）：7-11.
[2]陈杰，周改英，赵喜亮.储层岩石孔隙结构特征研究方法综述[J].特种油气藏，2005，12（4）：11-14.
[3]林乘焰.剩余油的形成与分布[M].东营：石油大学出版社，2000.